电动拖拉机底盘多目标优化设计

针对目前电动拖拉机底盘布置研究相对较少的情况，基于现有的整机匹配结果进行了底盘布置设计，利用三维建模软件建立模型，输入质量参数，提取整机主要零部件重心位置参数，然后通过分析拖拉机牵引机组作业时的力学特性，建立相关数学模型。以电动拖拉机的牵引效率和整机质量作为优化目标，采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化。综合考虑了犁耕作业下拖拉机的稳定性要求、驱动力要求、载荷波动情况以及传动系和行走系零件寿命等影响因素，制定了算法运行的约束条件，建立了约束方程组。以电动拖拉机的使用重力、前后电池组的质心和整机质心为目标变量，推导出动力性和经济性最优的目标函数。通过ModeFRONTIER平台，采用NSGA-Ⅱ算法对电池分布式方案进行了多目标优化。两种不同耕深条件下的优化结果对比分析表明，按照本文方式优化布置后的电动拖拉机在耕深为180mm时，优化后的整体质量与经验法相比减少了14.3%，配重质量为25.3kg；耕深为240mm时，优化后的整体质量与经验法相比减少了10.3%，配重质量仅为4.4kg，说明在牵引工况下无需额外增加配重就能达到良好的牵引性能。与经验法相比，两种耕深条件下拖拉机的配重都小很多，说明基于传统拖拉机的配重经验法计算并不适用于电动拖拉机，同时也能说明，电动拖拉机因自身总质量超过同功率段传统拖拉机，可以通过合理设计底盘布置方案，在没有配重的情况下达到理想的牵引效率。优化后的电动拖拉机底盘布置方案，在作业工况下驱动轮滑转率小于特征滑转率，整机牵引效率明显提高。

Optimization Design of Electric Tractor Chassis Based on Multiple Performance Objectives